✨ ベストアンサー ✨
[3]は直前のAP^2=…の式にそれぞれ求めた値をただ代入しただけです。
垂線の理由ですがそれは正三角形だからです。正三角形は中点と反対の角を結ぶと必ず垂線になります。
いろいろ証明方法はありますがそのうちの一つを紹介します。
1辺の角度が60°の直角三角形を用意します。この三角形の残りの角度は180-(90+60)=30°になります。すると三平方の定理より1:2:√3が成り立ちます。斜辺(最長辺)が2、底辺が1です。そしてこの三角形をもう一つ用意し2つをくっつけた三角形は底辺が1と底辺が1の三角形が2つ並んだため斜辺と同じ長さになり、くっつけた三角形の3辺の長さが一致します。よって正三角形になります。つまり正三角形の中点と反対にある頂点を結ぶと必ず直角になります(三平方の定理が成り立つため)。わからないところがあれば教えてください。
図まで書いて下さりありがとうございます!